pthreads v3下的同步处理synchronized

之所以会用到同步，是因为如果多个线程中对同一个资源进行操作时，会发生混乱。

比如2个线程对变量进行加1操作，第1个线程还没来的及改写数据时，第2个线程就对变量进行操作了，那变量最终的结果就是未知的，这个时候就需要同步来进行控制了。

例子如下：

<?php

class Count extends Thread
{
    public $cnt = 0;

    public function run()
    {
        $this->add();
    }

    public function add()
    {
        //对成员进行加1操作
        for ($i = 0; $i < 100000; $i++) {
            ++$this->cnt;
        }
    }
}

$c = new Count();
//调用start()时，线程run()中就调用了add()方法
$c->start();
//我们人为再调用一次add()方法，这时候就会有两个for循环对$cnt进行操作
$c->add();
//把创建的线程加入主线程中，让主线程等待子线程运行结束
$c->join();

//这里输出就是不确定性的
var_dump($c->cnt);

多次运行后，$cnt的值是不确定的。如下图所示：

在pthreads v2中我们可以用Mutex，不过在v3版本中被删除了，所以我们可以简单的把加1操作放到synchronized中进行同步，代码如下：

<?php

class Count extends Thread
{
    public $cnt = 0;

    public function run()
    {
        $this->add();
    }

    public function add()
    {
        $this->synchronized(function () {
            //对成员进行加1操作
            for ($i = 0; $i < 100000; $i++) {
                ++$this->cnt;
            }
        });
    }
}

$c = new Count();
//调用start()时，线程run()中就调用了add()方法
$c->start();
//我们人为再调用一次add()方法，这时候就会有两个for循环对$cnt进行操作
$c->add();
//把创建的线程加入主线程中，让主线程等待子线程运行结束
$c->join();

//这里就会一直输出200000
var_dump($c->cnt);

结果如下所示：

当然我们也可以通过notify()和wait()进行同步控制，代码如下：

<?php

class Task extends Thread
{
    public $flag = 1;

    public function run()
    {
        $this->synchronized(function () {
            //标识不为1就一直等待
            if ($this->flag !== 1) {
                $this->wait();
            }

            for ($i = 1; $i <= 10; $i++) {

                echo "flag : {$this->flag} i : {$i} \n";

                if ($this->flag === 1) {
                    //设置标识
                    $this->flag = 2;
                    //发送唤醒通知，然后让当前线程等待
                    //注意，notify()与wait()顺序不要搞错了，不然会一直阻塞
                    $this->notify();
                    $this->wait();
                }
            }

            //我们在这里再次调用notify()
            //因为在最后一次输出flag : 2 i : 20时，当前线程的i已经变成11了，跳出了for循环，
            //但另一个线程则一直阻塞在wait()那里，程序无法结束，所以需要notify()再次唤醒一次
            $this->notify();
        });
    }
}

$t = new Task();
$t->start();

$t->synchronized(function ($obj) {
    //标识不为2就一直等待
    if ($obj->flag !== 2) {
        $obj->wait();
    }

    for ($i = 11; $i <= 20; $i++) {

        echo "flag : {$obj->flag} i : {$i} \n";

        if ($obj->flag === 2) {
            $obj->flag = 1;
            $obj->notify();
            $obj->wait();
        }
    }
}, $t);

//把创建的线程加入主线程中，让主线程等待子线程运行结束
$t->join();

结果如下图所示：

我们通过notify()和wait()控制了两个for循环，来回的输出变量i的值，保证了顺序性。

我们再来看一个复杂点的例子，共享的资源，如果不进行同步操作，会出现不可预知的情况，代码如下：

<?php

class Task extends Thread
{
    private $name;
    private $file;

    public function __construct($name, $file)
    {
        $this->name = $name;
        $this->file = $file;
    }

    public function run()
    {
        $data = file_get_contents($this->file);
        $data = floatval($data);
        for ($i = 0; $i < 100000; $i++) {
            ++$data;
        }
        file_put_contents($this->file, $data);
        echo "task : {$this->name} data : {$data} \n";
    }
}

$tasks = [];
$file = './test.log';

for ($i = 0; $i < 100; $i++) {
    $tasks[$i] = new Task($i, $file);
    $tasks[$i]->start();
}

for ($i = 0; $i < 100; $i++) {
    $tasks[$i]->join();
}

我们开100个线程对文件test.log进行读写，理想状态下，test.log中的数据应该是每次增加10000000的。现在的电脑配置都比较好，大家可以多运行几次就可以看出效果。

很明显最后的数据好像少了200000，多线程下对test.log文件进行读写，而我们又没有加锁，显然是会出现数据混乱的。

现在我们修改一下代码，如下：

<?php

class File extends Thread
{
    private $file;

    public function __construct($file)
    {
        $this->file = $file;
    }

    public function inc()
    {
        //进行同步控制，当100个task线程调用inc方法时，synchronized可以保证块内的代码是同步的
        //注意，注意，不要把inc方法写到Task里，那样是没效果的，因为每个task线程都是独立空间，他们各自调各自的inc方法，是没法做到同步的
        //常用的做法是我们要同步哪些资源，就为这些资源写个Thread类，并提供操作这些资源的方法，并在方法里加上synchronized
        return $this->synchronized(function () {
            $data = file_get_contents($this->file);
            $data = floatval($data);
            for ($i = 0; $i < 100000; $i++) {
                ++$data;
            }
            file_put_contents($this->file, $data);
            return $data;
        });
    }
}

class Task extends Thread
{
    private $name;
    private $file;

    public function __construct($name, $file)
    {
        $this->name = $name;
        $this->file = $file;
    }

    public function run()
    {
        $data = $this->file->inc();
        echo "task : {$this->name} data : {$data} \n";
    }
}

$tasks = [];
$file = new File('./test.log');

for ($i = 0; $i < 100; $i++) {
    $tasks[$i] = new Task($i, $file);
    $tasks[$i]->start();
}

for ($i = 0; $i < 100; $i++) {
    $tasks[$i]->join();
}

结果如下图所示，当然为了保险起见，我们可以试着多运行几次，下面是我运行了25次的结果：